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Aug 14, 2023

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Des chercheurs du MIT ont découvert que lorsque vous mélangez du ciment et du noir de carbone avec de l'eau, le béton obtenu s'auto-assemble en un supercondensateur de stockage d'énergie capable de produire suffisamment de jus pour alimenter

Des chercheurs du MIT ont découvert que lorsque vous mélangez du ciment et du noir de carbone avec de l'eau, le béton obtenu s'auto-assemble en un supercondensateur de stockage d'énergie capable de produire suffisamment de jus pour alimenter une maison ou charger rapidement des voitures électriques.

Nous avons déjà écrit sur l'idée d'utiliser le béton pour le stockage d'énergie – en 2021, une équipe de l'Université de technologie Chalmers a montré comment des quantités utiles d'énergie électrique pouvaient être stockées dans du béton coulé autour d'électrodes en fibre de carbone, avec un mélange. fibres de carbone pour ajouter de la conductivité.

La découverte du MIT semble amener les choses à un niveau supérieur, puisqu'elle supprime la nécessité de poser des électrodes maillées dans le béton et permet au noir de carbone de former ses propres structures d'électrodes connectées dans le cadre du processus de durcissement.

Ce processus tire parti de la façon dont l’eau et le ciment réagissent ensemble ; l'eau forme un réseau de canaux ramifiés dans le béton à mesure qu'il commence à durcir, et le noir de carbone migre naturellement dans ces canaux. Ces canaux présentent une structure de type fractal, avec des branches plus grandes se divisant en branches de plus en plus petites, ce qui crée des électrodes de carbone avec une surface extrêmement grande, parcourant le béton.

Deux de ces branches, séparées par une couche isolante ou un espace mince, fonctionnent allègrement comme les plaques d'un supercondensateur une fois que le tout a baigné dans un électrolyte standard, comme le chlorure de potassium.

Bien entendu, les supercondensateurs peuvent se charger et se décharger presque immédiatement, de sorte que la densité de puissance et la sortie sont généralement beaucoup plus élevées que celles que vous obtiendriez avec une batterie au lithium standard.

La densité énergétique est plus faible et il y a un compromis à faire entre la quantité d'énergie stockée volumétriquement et la résistance dont vous avez besoin pour votre béton, car l'ajout de plus de noir de carbone augmente le stockage d'énergie et affaiblit le béton final.

Mais ce qui est bien ici, c'est que ce dispositif de stockage d'énergie n'a pas besoin d'être petit ; le béton a tendance à être utilisé en grande quantité. Une maison américaine moyenne de 2 000 pieds carrés (185,8 m2) construite sur une dalle de béton raisonnablement standard de 13 cm d'épaisseur utilise environ 31 mètres cubes (~ 24 m3) de béton. Ajoutez-en plus si vous avez une allée ou un garage bétonné, et encore plus si la maison est construite avec des murs ou des colonnes en béton.

L'équipe du MIT affirme qu'un bloc de 1 589 pieds cubes (45 m3) de béton dopé au noir au nanocarbone stockera environ 10 kWh d'électricité, soit suffisamment pour couvrir environ un tiers de la consommation électrique d'une maison américaine moyenne, ou pour réduire votre réseau. facture énergétique proche de zéro en conjonction avec un panneau solaire sur le toit de taille décente. De plus, cela n’ajouterait que peu ou pas de coûts.

L'équipe a testé ces supercondensateurs en béton à petite échelle, en découpant des paires d'électrodes pour créer de minuscules supercondensateurs de 1 volt de la taille d'une pile bouton, et en utilisant trois d'entre elles pour allumer une LED de 3 volts. L'entreprise travaille désormais sur des blocs de la taille d'une batterie de voiture et cible une version de 1 589 pieds cubes et 10 kWh pour une démonstration à plus grande échelle.

Il s'agit d'une technologie ultra-évolutive, selon le professeur Franz-Josef Ulm du MIT, co-auteur d'une nouvelle étude publiée hier dans la revue PNAS.

"Vous pouvez passer d'électrodes d'un millimètre d'épaisseur à des électrodes d'un mètre d'épaisseur, et ce faisant, vous pouvez faire évoluer la capacité de stockage d'énergie depuis l'éclairage d'une LED pendant quelques secondes jusqu'à l'alimentation d'une maison entière", explique Ulm dans un communiqué de presse.

Au-delà de la maison, le béton est absolument partout, des bâtiments aux revêtements de sol en passant par le réseau routier. L'équipe affirme que ce béton de stockage d'énergie pourrait être associé à des panneaux solaires en bordure de route et à des bobines de charge inductives pour créer des routes de recharge sans fil ultra rapides et accessibles en voiture grâce à la capacité des supercondensateurs à pomper du jus en vrac à la demande.

Il est également probable que beaucoup de béton soit utilisé dans les fondations des grandes installations de stockage d'énergie basées sur un réseau, ce qui soulève la possibilité intéressante qu'un supercondensateur géant en béton puisse bien s'associer à une batterie chimique plus lente, lui donnant la capacité de fournir des secousses de puissance. au réseau rapidement ainsi que des contributions de plus longue durée à puissance inférieure.